[发明专利]一种用于抛光机床的在线可调式夹具

说明书

技术领域

本发明涉及一种工装夹具，尤其是涉及一种与抛光机床配用的用于抛光机床的在线可调式夹具。

背景技术

在超大规模集成电路(ULSI)制造中，化学机械抛光技术(Chemical Mechanical polishing，简称CMP)已成为半导体加工行业实现硅片全局平面化的实用技术和核心技术。随着超大规模集成电路的发展，硅片尺寸不断增大，其面型精度要求也越来越高，影响硅片面型精度的主要因素是硅片表面材料去除的非均匀性。CMP的最大问题之一是硅片材料去除非均匀性，它是集成电路对硅片表面平坦化需求的一个重要指标。材料去除非均匀性的大小，关系多层布线质量的好坏，只有彻底掌握硅片CMP过程中影响材料去除非均匀性的形成机制，才能更好地采取相应措施控制硅片表面材料去除的非均匀性，满足IC对硅片表面平坦化程度的需求。从当前的国外研究来看，解决工作载荷分布不均匀这一问题主要通过设计特殊结构努力使载荷分布完全均匀和采用补偿性多区域压力调整技术。传统的抛光装置对工件的尺寸和表面要求严格，一个夹具只能对应一种尺寸的工件，工件表面不均匀时会导致工作载荷分布不均匀影响抛光效果，甚至易造成工件飞出，安全性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种可在线（实时）对工件加工表面进行水平位置调整，保证工件加工表面受力均匀的与抛光机床配用的用于抛光机床的在线可调式夹具。

本发明设有底盘和至少3套相同结构的夹紧调整机构；每套夹紧调整机构以底盘中轴线为基准，向心均布安装于底盘表面；

夹紧调整机构设有水平滑块、水平气缸、垂直滑块、垂直气缸、垂直压力传感器和响应速度可调的水平压力传感器；水平滑块与底盘向心滑动配合，水平气缸活塞杆与水平滑块连接，垂直滑块设于水平滑块上并且与水平滑块垂向滑动配合，垂直气缸设于水平滑块上，垂直气缸活塞杆与垂直滑块连接，垂直压力传感器设于垂直滑块夹持部的水平表面上，水平压力传感器设于垂直滑块夹持部的垂直表面。

所述底盘最好为圆形底盘，圆形底盘最好设有十字形的4条相同的水平导槽，所述夹紧调整机构相应设有4套，水平导槽与夹紧调整机构的水平滑块对应滑动配合。

所述水平滑块最好设有滑腔，所述垂直滑块位于滑腔中，与滑腔滑动配合。

所述垂直滑块的形状最好呈L字形，垂直滑块的水平内表面和垂直内表面为所述垂直滑块夹持部。

与现有技术比较，本发明具有如下突出优点：

工作前，先将各垂直压力传感器和水平压力传感器均分别与设于抛光机床上的控制电路电连接。工作时，所述垂直滑块夹持部用于夹紧工件，在抛光过程中，工件受力分布状态可通过各传感器实时反映出来，并通过控制电路接收处理分析后，实时（在线）可对每个水平气缸和垂直气缸进行工况控制，即可实现各水平滑块和各垂直滑块的位置调整，这样可使工件始终处于调平位置，从而得到最佳的受力状态分布。本发明可避免工件待加工表面位置不水平而导致工作载荷分布不均匀的缺点，可有效提高抛光效果，并且防止工件飞出，安全性大大提高。另外，由于工件不同材质的影响，因此对工件夹紧的力度要求不同，本发明的夹紧调整机构可满足不同工件夹紧力度的要求。总之，本发明可根据工件的尺寸大小和表面形貌进行尺寸和角度调整，并与响应速度可调式传感器和压电传感器控制系统的互相配合，实现夹紧工件并保证工件表面受力均匀。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图（外观）。

图2为本发明实施例的结构示意图（剖视）。

图3为本发明实施例的安装使用示意图。

具体实施方式

参见图1～3，本发明实施例设有底盘1（圆形）和4套相同结构的夹紧调整机构；4套夹紧调整机构以底盘1中轴线为基准，向心均布安装于底盘1表面。

夹紧调整机构设有水平滑块2、水平气缸6、垂直滑块5、垂直气缸8、垂直压力传感器3和响应速度可调的水平压力传感器4。底盘1设有十字形的4条相同的水平导槽11，水平导槽11与水平滑块2底部所设的凸柱21对应滑动配合。水平气缸6的活塞杆61与水平滑块2连接。各水平气缸6通过固定支架7固于底盘1表面。水平气缸6的活塞杆61可带动水平滑块2作水平向移动。水平滑块2设有滑腔22，垂直滑块5位于滑腔22中并且与滑腔22垂直滑动配合。垂直气缸8设于水平滑块2上，垂直气缸8的活塞杆与垂直滑块5底部连接，垂直气缸8的活塞杆可带动垂直滑块5作垂直向移动。垂直滑块5的形状呈L字形，L字形的垂直滑块5的水平内表面和垂直内表面为工件夹持部。垂直压力传感器3设于垂直滑块5的水平内表面，水平压力传感器4设于垂直滑块5的垂直内表面。

如图3所示，工件P由垂直滑块5夹持部夹紧，将底盘1固接于抛光机床的主轴圆盘P1上。响应速度可调的水平压力传感器4的相关参数根据工件P的材料特性来设置，敏感材料的响应速度较快，非敏感材料的响应速度较慢。抛光前，先调整好工件被夹紧的状态：水平气缸6加压推动水平滑块2滑动，根据工件P尺寸大小调整水平滑块2位置，然后通过设于垂直滑块5上的响应速度可调的水平压力传感器来检测由于夹持工件所受到的压力信号，同时将该压力信号转换为电信号传递至外部控制电路（未画出），当达到一定压力信号值时，可通过控制电路的输出执行单元反馈而停止水平气缸6的加压，从而确定工件被夹紧的状态。抛光时，工件P旋转，同时抛光机床驱动抛光盘P2旋转靠触工件P表面对工件P进行抛光。通过各垂直压力传感器3检测可得到工件P不同位置受力的在线压力信号，同时将在线压力信号转换为电信号传递至外部控制电路，通过控制电路的输出执行单元反馈，控制各垂直气缸8的工况，使垂直滑块5垂向移动，可达到调整工件P加工面的空间位置，这样可调整直至检测到的工件P各压力信号都等于适宜值时，则停止垂直气缸8的工作，从而实现工件P表面受力均匀，显著提高抛光质量和工作安全性。